JPH0466054B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ビームで情報記録媒体（以下デイ
スクと称す）に記録・再生、或いは、再生する装
置における焦点位置制御ループやトラツキング制
御ループのサーボゲイン制御装置に関するもので
ある。

従来の技術 第４図は従来のビデオデイスクプレーヤーや、
記録可能光デイスクフアイル装置に用いられてい
るサーボゲイン制御装置を含めた焦点位置制御ル
ープの一例を示すブロツク図である。以下、図面
を参照しながら説明を行う。光検出器１，２は対
物レンズの焦点位置と所望の合焦点位置とのずれ
量を検出するためのものであり、通常はピンフオ
トダイオード等が用いられている。デイスク面か
らの反射光は光検出器１，２により電流に変換さ
れ、さらにプリアンプ３，４で電流−電圧変換さ
れる。電圧に変換された各々の信号は差動アンプ
５により差動信号となる。この差動信号が合焦点
からのずれを示す。

一方、電圧に変換された各々の信号は加算アン
プ６により和信号となる。この和信号は光検出器
１，２に照射される全光量を示すものであり、割
算器７の分母に入力される。割算器７の分子には
差動信号が入力され、和信号により正規化され
る。例えば、デイスクの反射率が高くなつた場
合、分母が大きくなり、差動信号は小さくなる。
一方、デイスクの反射率が低くなつた場合、分母
が小さくなり、差動信号は大きくなる。このよう
に割算器７により、デイスクの反射率の変動や、
記録と再生での検出パワーの大きな変化によつて
生ずる合焦点からのずれ量の検出感度を略一定に
している。割算器７の出力信号は制御ループの安
定性を向上させるために位相補償回路８により位
相進み補償される。進み補償された信号はスイツ
チ１１を通り、駆動アンプ１２により電流に変換
され、対物レンズを駆動するコイル１３に印加さ
れる。このように対物レンズは合焦点からのずれ
量に応じて駆動され、デイスク反射面の面振れに
対して常に合焦点位置が反射面になるように制御
される。

尚、本制御ループを引込ませるために、引込み
開始指令信号１４により引込み起動回路１０で引
込み起動信号を発生させ、スイツチ１１を通して
駆動アンプ１２で電流増幅して、対物レンズ駆動
コイル１３を駆動せしめる。引込み検出回路９に
より対物レンズの焦点位置が制御ループの動作点
近傍に入つたことを検出するとスイツチ１１を切
換え、閉ループが構成される。

第５図は前記制御ループの開ループ周波数特性
を示したものであり、ａはゲイン特性を、ｂは位
相特性を表わしている。一般的には、実線に示す
ような一次共振点f_Oを有する二次系の特性を示
す。また、リニアモーターのようなアクチユエー
タの場合、一点鎖線に示すような特性を示す。

例えば、平均的な反射率のデイスクを再生する
場合のゲイン交点をＢとする。この場合、位相進
み補償回路によりf_Cでの位相余有はθ_C〔deg〕とな
る。さて、前記の割算器によるサーボゲイン制御
装置がない場合において例えば、反射率が平均レ
ベルに対してかなり低いデイスクを再生しようと
するとそのゲイン交点はＡ点となり、f_C1での位
相余有はθ_C1〔deg〕となる。また、反射率が平均
レベルに対してかなり高いデイスクを再生する場
合、ゲイン交点はＣ点となり、f_C2での位相余有
はθ_C2〔deg〕となり、いずれも、位相余有がかな
り少なくなり、制御ループの安定性が損なわれる
ことが考えられる。このように、サーボゲイン制
御装置がない場合、ゲイン交点が大きく変動し、
ループの安定性の低下をまねくことになる。

このような状態を考えて、位相補償回路におけ
る位相進み量を十分大きくとることは可能である
が低周波数域のゲインの低下や、二次共振点にお
けるゲイン余有の低下となり、また、高周波数成
分を強調することになるため、消費電力の増加、
コイル駆動段の飽和といつたような多くの問題点
が発生するため好ましい方法ではない。

さて、これまで、再生状態におけるデイスク反
射面の変動に対して、サーボゲイン制御装置が必
要であることを述べてきたが、記録可能デイスク
の場合、多くは、反射率変化によつて情報の記録
再生を行つているため再生時のみならず、記録時
にもゲイン調整が必要とされる。以上のように、
デイスク反射面の反射率が大きなフアクターとな
る検出感度は、記録済トラツクの再生時、未記録
トラツクの再生時、記録時で大きく異なる場合が
多い。

例えば、各々の状態に於ける反射率のばらつき
が非常に小さい場合、特開昭58−94138で提案さ
れているように単に各状態に応じてゲインを切換
えれば良い。しかしながら、各状態に於ける反射
率のばらつきが大きい場合、前記の提案では、ば
らつきを吸収することが十分にできず、サーボゲ
イン制御装置が必要となる。

以上、焦点位置制御ループに於けるサーボゲイ
ン制御装置について説明してきたが、所望のトラ
ツクを正確に追従せしめるためのトラツキング制
御ループに於いてもサーボゲイン制御装置が有効
であることは明らかである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記に示すような構成では、次
のような問題点がある。

第４図に示すように変動する検出感度、言い換
えれば、検出ゲインを略一定にするために、光検
出器の各出力の和信号の大小により、増幅器のゲ
イン制御を行つているが、閉ループで検出ゲイン
の制御を行つているわけではなく、開ループ制御
になつている。従つて、温度変化等によつて発生
する外乱に対して弱く、外乱の影響を受けやすい
構成になつている。一般的に、開ループ制御の方
が閉ループ制御にくらべ、外乱に対して弱いこと
が明らかである。また、割算器に用いる素子のば
らつきを考慮する必要があるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、検出ゲインを略一定
にするために検出ゲインを閉ループで制御するも
のである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のサーボ
ゲイン制御装置は、光検出器からの２つの信号を
時分割して１つの信号とし、さらに略平均化を行
い、略平均化された信号を基準レベルと比較し、
その差に応じて検出ゲインを閉ループで制御する
ように構成したものである。

作 用 本発明は上記の構成により、従来、開ループで
制御されていた検出ゲインを閉ループで制御する
ことができるため、温度変化等によつて発生する
外乱に対して安定に動作するものである。また、
１つのゲイン制御装置で多入力信号をゲイン制御
することができるため、回路の簡略化においても
効果の大なるものがある。

実施例 第１図は本発明のサーボゲイン制御装置の一実
施例を示すブロツク図である。第１図において、
第４図と同一の符号で示すブロツクは第４図と同
様の機能を有するものであり、本実施例の特徴は
第４図にくらべ透加された１５〜１９に特徴があ
る。

以下、第１図をもとに本発明の実施例について
説明する。プリアンプ３，４後に設けられたアナ
ログスイツチ１５は、制御帯域より十分に高い周
波数のスイツチ切換えクロツク信号により、２つ
の入力信号を時分割で切換える。時分割で１つの
信号となつたプリアンプの出力信号は割算器７の
分子に入力される。割算器７の分母には次のよう
な信号が入力される割算器７の出力を制御帯域よ
り十分に低い周波数のカツトオフをもつローパス
フイルタ１６に通過せしめる。

この２つの信号を時分割した信号をローパスフ
イルタ１６に通過せしめるということは前記２つ
の信号の略平均化を行うことに相当する。略平均
化された信号は基準のレベルと比較され、その差
に応じた信号が前記割算器７の分母に入力され
る。例えば、略平均化された信号が基準レベルよ
りも大なる場合、割算器７の分母は大きくなり、
割算器７は出力を小さくするように働く。一方、
略平均化された信号が基準レベルよりも小なる場
合、割算器７の分母は小さくなり、割算器７は出
力を大きくするように働く。このように、従来の
サーボゲイン制御装置にくらべ、閉ループで検出
ゲインが制御されることがわかる。割算器７の出
力信号はアナログスイツチ１５′で、スイツチ切
換クロツク信号により２つの信号に戻される。１
７，１８はそのためのホールド回路である。

尚、第１図に示すブロツク図ではゲイン制御の
ために割算器を用いたが、ゲインが可変できるも
のであれば何でも良い。また、本実施例は焦点位
置制御ループ内に適用したものであるが、トラツ
キング制御ループ内に適用できることは言うまで
もない。

本実施例の構成では信号をサンプリングするの
で、サンプリングノイズ除去のため、高次のロー
パスフイルタが後段で必要な場合がある。但し、
駆動コイルの応答が無視できる場合は、その必要
はない。スイツチ切換クロツク信号１９は制御帯
域にくらべ、少なくとも５〜10倍程度、高くする
必要がある。

これは、サンプリングに対してホールドする回
路を例えば零次ホールド回路で行うとすると、そ
の伝達特性は第６図に示すようになる。第６図の
Ｄは振幅特性、Ｅは位相特性を示す。図において
_SCはサンプリング周波数である。図から明らか
なようにサンプリング周波数にくらべかなり低い
周波数から位相が遅れてゆくことがわかる。制御
帯域ではこの位相遅れが極力ないことが望まし
い。従つて、制御帯域にくらべサンプリング周波
数は十分に高いことが必要とされる。尚、引込み
の際には割算器の分母は所望の値により固定され
ており、引込み後、割算器が働くようになつてい
る。

さて、第２図は本発明による構成を示す一回路
例であつて第１図の７，１５〜１９に相当する部
分の回路を示す。光検出器からプリアンプにより
増幅された信号V₁，V₂は、アナログスイツチ２
０で、クロツク信号により所望の期間いずれか一
方が導通するようになつており、クロツク信号の
周期でサンプリングが行なわれる。アナログスイ
ツチ２０で一つになつた信号は、R₂₉，R₃₀で構
成される非反転オペアンプ２１により、約（１＋
R₃₀／R₂₉）倍となる。次に、同様に非反転アンプ２ ２により増幅されるが、非反転入力端子に接続さ
れるFETトランジスタ４６のゲート電圧により、
FETトランジスタのドレイン−ソース間の抵抗
値が変化するため、増幅度はFETトランジスタ
４６のゲート電圧により制御できる。即ち、例え
ば、ゲート電圧を高くすると、抵抗値は大きくな
り、オペアンプ２２の増幅度も大きくなる。一
方、ゲート電圧を低くすると、抵抗値は小さくな
り、オペアンプ２２の増幅度も小さくなる。

オペアンプ２２の出力信号V₂₂はコンデンサ
C₄₃がオペアンプ２３の帰還抵抗R₃₇に並列に構成
されているローパスフイルタを通り、前記ゲート
信号となる。正負電源２７，２８及び可変抵抗器
VR₄₀により任意のDC電圧が発生できるようにな
つているが、ここで発生する電位V₄₀は、この閉
ループで構成されるゲイン制御ループの動作点を
決めるものとなる。即ち、オペアンプ２２の出力
信号V₂₂をローパスフイルターに通すことにより
２つの信号の略平均化を行い、略平均化された信
号を前記FETトランジスタ４６のゲート信号に
用いることで、閉ループを構成している。例え
ば、略平均化された信号がV₄₀より大きくなると
ゲート電圧は低くなり、オペアンプ２２の増幅度
は小さくなる。一方、略平均化された信号がV₄₀
よりも小さくなると、ゲート電圧は高くなり、オ
ペアンプ２２の増幅度は大きくなる。このよう
に、２つの入力された信号に応じたゲイン調整を
行う閉ループが構成される。

アナログスイツチ２４及び、非反転アンプ２
５，２６、ホールド用コンデンサC₄₄，C₄₅で構成
される零次ホールド回路により、ゲイン制御され
た信号は元の２つの信号V₁′，V₂′に分割される。
以上のように比較的簡単な回路構成で、閉ループ
による検出ゲイン制御が可能である。

さて、第３図は本発明を焦点位置制御ループの
みならず、トラツキング制御ループにも適用した
実施例のブロツク図を示す。第１図の実施例では
光検出器の２つの出力信号をスイツチで切換えて
いたが、ここでは、４つの出力信号をマルチプレ
クサ５２により切換えており、ゲイン制御は４つ
の信号の略平均値により行つている。尚、本実施
例では、ゲイン制御ループの動作点設定を１ケ所
のみで行えば良いため、二系統に設けた場合のゲ
イン制御ループの動作点設定にくらべ、調整が簡
略になり、かつ回路構成も小さくてすむことにな
り、部品点数の削減にもつながる。ゲイン制御さ
れた信号はデ、マルチプレクサ５３により４つの
信号に分離している。尚、５６〜６２までのブロ
ツク面は従来のトラツキング制御ループと何らか
わるところはない。

以上のように、光検出器から検出信号をサンプ
リングし、それらの信号の略平均値で、閉ループ
によりゲイン制御を行うため、温度変化等によつ
て発生する外乱に対して強くなり、割算器に用い
る素子のばらつきを考慮する必要もなくなり安定
な制御を提供する。

尚、第１図、第２図、第３図には簡単なブロツ
ク図及び、回路例を示したが、本実施例以外の構
成でも前記目的を達成せしめれば良いことは言う
までもない。また、焦点位置制御、トラツキング
制御に限らず、２分割以上の光検出器を用いて、
ビームの位置制御を行う光ビーム位置制御系には
本発明は極めて有効である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、検出ゲインの変
動を閉ループで抑圧するため、温度変化等によつ
て発生する外乱に対して強くなり、安定な制御を
可能とした効果の大なるものである。さらに、簡
単な回路で目的を達することができるため、本発
明を採用するにあたり、大きなコストアツプには
ならず、低価格化をねらうビデオデイスクプレー
ヤーや、光デイスクフアイル装置等に多いに利用
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示すブロツク
図、第２図はその具体的回路図、第３図はトラツ
キング制御ループにも本発明を適用した実施例の
ブロツク図、第４図は従来例を示すブロツク図、
第５図は焦点位置制御ループの開ループ特性を示
す線図、第６図は零次ホールド回路の伝達特性を
示す線図である。 １，２……光検出器、３，４……プリアンプ、
５……差動アンプ、８……位相補償回路、１１…
…スイツチ、１５，１５′……スイツチ、１６…
…ローパスフイルタ、１７，１８……ホールド回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光ビーム光源と前記光源からの光ビーム光束
   を所望の反射面に導く光学的手段と、前記光束を
   前記反射面に合焦点せしめるための対物レンズ
   と、前記対物レンズを光軸方向に駆動せしめる駆
   動手段と、前記合焦点位置からのずれ量を検出す
   るための第１の少なくとも２分割された光検出器
   と、前記反射面からの反射光束を前記第１の光検
   出器まで導く光学的手段と、前記第１の光検出器
   からの２つの出力信号を所望倍増幅する第１の増
   幅器と、前記各増幅器の２つの出力信号を差動増
   幅する差動増幅器と、前記駆動手段の機械系の遅
   れを補償する位相補償回路とからなる焦点位置制
   御ループで、前記第１の光検出器からの２つの出
   力信号を所望のクロツク信号で切換え、一つの信
   号とする第１のスイツチを設け、前記第１のスイ
   ツチの出力を所望のレベルに増幅する第２の増幅
   器を備え、前記第２の増幅器の出力信号を所望の
   カツトオフ周波数を持つローパスフイルターを通
   過せしめることにより、前記第２の増幅器の出力
   信号を略平均化し、前記略平均化された信号を所
   望の基準レベルと比較し、前記基準レベルより小
   なる場合、前記第２の増幅器のゲインを所望の倍
   率に増大せしめ、一方、前記基準レベルより大な
   る場合、前記大２の増幅器のゲインを所望の倍率
   に減少せしめるように構成し、かつ、前記第一の
   スイツチの切換え信号に用いた所望のクロツク信
   号で切換えられる第２のスイツチを備え、前記第
   ２のスイツチで、前記第２の増幅器の出力信号を
   ２つの信号に分離し、前記分離された２つの信号
   をホールド回路により、所望の期間、各々ホール
   ドし、前記差動増幅器の各入力信号に用いること
   を特徴とするサーボゲイン制御装置。 ２ 光学的手段以外に、前記反射面の所望のトラ
   ツク上を前記光ビーム光束が追従するよう構成さ
   れた駆動手段と、所望の位置からのずれ量を検出
   する第２の少なくとも２分割された光検出器と、
   前記反射面からの反射光束を第２の光検出器まで
   導く光学的手段を備えたトラツキング制御ループ
   で、前記第１の光検出器からの出力信号を第２の
   光検出器で行うように構成することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のサーボゲイン制御装
   置。 ３ 第１のスイツチは、４つの入力信号に対して
   １つの出力信号に、一方第２のスイツチは１つの
   入力信号に対して４つの出力信号になるように構
   成され、第１の光検出器と第２の光検出器の各２
   つの出力信号を各増幅器で増幅し、前記４入力の
   第１のスイツチにより一つの信号とし、ゲイン制
   御された増幅器により所望倍した後、前記第２の
   スイツチ及びホールド回路により４つの出力信号
   に分離し、各差動増幅器の各入力信号となるよう
   に構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のサーボゲイン制御装置。